• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.88-88
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• 2011

복합분자펌프는 기존의 터보분자펌프 turbine blade에 spiral grooved를 추가하여 초고진공(10-8 Pa)에서 저진공(330Pa)까지 넓은 압력범위에서 사용할 수 있고 이 펌프를 사용함으로서 완전 oil free한 진공시스템을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히, 회전체를 비접촉으로 지지하는 자기베어링 방식을 적용함으로써, 진동은 극히 작고 베어링수명은 길면서 중저진공에 대한 배기속도가 크고 임의의 방향으로 접속이 가능하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 같은 첨단산업의 다양한 분야에 쉽게 적용되고 있으며, 그 적용 분야와 시장은 계속 성장하고 있다. 고 진공과 배기 속도의 달성을 위해서, 고속으로 이동하는 격면과 기체분자를 충돌시켜, 기체 분자를 원하는 방향으로 유도하는 작동원리를 가지고 있다. 특히 공기분자의 밀도가 매우 낮은 희박가스 상태에서 고속 회전하는 blade로 공기분자를 쳐 내면서 작동됨으로써 날개의 상하 압력차에 의한 공기력보다도 날개의 고속회전이 매우 중요시 되고 압력으로는 10-1 Pa 이하의 분자영역에서 그 성능을 최고로 발휘 할 수 있다. 이러한 복합 펌프의 주요 장점은 다음과 같다. 1. 10-8 Pa (10-10torr)~10 Pa (1 torr) 까지 넓은 영역에서 배기가 가능하다. 2. 탄화수계의 대하여 높은 압축특성을 가지고 있고, 윤활유를 사용하지 않으므로 얻을 수 있는 진공상태가 고청정하다(oil free). 3. 정밀 5축제어 자기베어링으로 완전히 부상하여 회전함으로서 마모가 없고 진동이 최소화하였을 뿐만 아니라, 또한 운전음도 거의 없다. 4. 설치조건에 제한이 없고 고장이 거의 없다. 본 논문에서는 이러한 복합분자펌프의 개발을 위하여, 상기 연구기관에서 수행된 내용을 소개하고 있으며, 펌프 시스템의 기본 설계 및 자기베어링 시스템의 설계 결과 및 수치해석 결과를 나타내었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.4
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• pp.511-519
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• 2013

Switching controllers for active magnetic bearings are claimed to minimize the copper losses because they do not use bias currents. In this study, we compare the performances of the switching controller with those of the widely used proportional-derivative (PD) controller. The PD controller is combined with a synchronous notch filter to reduce the effect of the unbalance disturbance. For a fair and objective comparison, the PD controller is designed systematically. The switching controller is designed so that the dynamics of the two controllers are almost identical. A system model is developed. This model includes the flexible modes of the rotor and the dynamics of the sensors and amplifiers. The simulation results show that the switching controller indeed reduces the copper loss at lower speeds. However, it fails to operate around the speed close to the bending mode of the rotor.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1990.10a
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• pp.193-198
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• 1990

전자기 베어링은 기계적 접촉이 없고 전기적 제어가 가능하여 최근 고속 정 밀 회전기에 사용되고 있다. 본 논문에서는 능동 자기베어링을 모형화하고 제어 이득에 따른 계의 안정성 판별 및 응답특성의 변화를 고찰하였다. 이를 토대로 두개의 반경방향 베어링과 회전체를 제작하고 아날로그 제어회로를 구성하여 안정되게 회전체를 부상시킬수 있었으며 이로부터 계의 응답특성 을 구하였다.

• Superconductivity and Cryogenics
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• v.1 no.2
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• pp.38-48
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• 1999

용융공정으로 제조한 YBCO 고온 초전도체는 임계전류밀도가 높기 때문에 외부자장을 강력하게 반발한다. 영구자석과 YBCO 초전도체간의 부상력을 이용하면 무접촉으로 회전할 수 있는 베어링을 제작할 수 있다 고온 초전도체 무접촉 베어링은 고에너지 효율의 플라이휠 에너지 저장장치에 활용된다. 초전도 베어링은 전자석을 이용한 자기 베어링에 비해, 위치 제어 시스템 없이 중량물을 공중에 띄워 회전시킬 수 있는 장점이 있다. 플라이휠 에너지 저장장치는 무공해의 환경 친화적인 기술로, 용량과 규모, 에너지 입출력 양과 시간을 조절하기 쉽다. 또한, 장소설정에 제한이 없으므로 에너지를 필요로 하는 장소에 자유롭게 설치할 수 있고, 에너지밀도가 다른 저장시스템에 비해 상대적으로 높다. 현재 선진 각국에서는 에너지의 효율적 저장 및 활용을 위해 고온 초전도체 베어링을 이용한 플라이휠 에너지 저장장치를 국가적 중점 사업으로 개발 중이며 2000년 초에 실용화될 전망이다. 본 논문에서는 고온 초전도체의 자기 부상력, 플라이흴 에너지 저장장치의 개념설계 및 개발동향에 대해 요약하였다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2005.11a
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• pp.199.1-199.1
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• 2005

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.282-282
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• 2003

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.17 no.12
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• pp.151-156
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• 2000

A vibration in a high-speed machine may lead to machinery malfunction and even catastrophic failure. So solving the vibration problem is a fundamental requirement for the stability of the high-speed machine. The flywheel energy storage system using superconducting magnetic bearings is a device to store electrical energy as rotational kinetic energy by motor and to convert it to electrical by generator when necessary. The high-speed rotating flywheel has large amplitude at a critical speed. And it has an unstable behavior by the electric torque at the first stage of the energy generation. In this paper, the stability analysis is performed with an analytical model and equations of motion-which is considered the effect of the electric torque-to identify the stable driving condition and the dynamic behavior.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.4
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• pp.256-264
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• 2010

In this paper, a digital controller of magnetic bearing system for a high vacuum turbomolecular pump (TMP) is designed and examined. For stabilizing and providing damping in magnetic bearing, the digital PID controller is applied for each 5 control axes, and the inter-axis cross feedback controller is also applied to suppress low frequency vibration caused by gyroscopic moment of the rotor at high speed of rotation. The fabricated rotor-shaft has its first flexible natural frequency lower than maximum speed, about 614Hz, so the two lead filters are applied to increase damping of flexible mode. Notch filters with rotating frequency were selected to reduce vibration of the pump housing caused by unbalance load. The implemented controllers are verified by examination of frequency response and rotating test up to 40,000 rpm, which is higher than critical speed of backward flexible mode.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.1
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• pp.792-800
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• 2021

This paper presents a new structure for a linear active magnetic bearing using a Halbach magnet array. The proposed magnetic bearing consisted of a Halbach magnet array, center magnet, and single coil. The proposed linear active magnetic bearing has a high dynamic force compared to the previous study. The high dynamic force could be obtained by varying the thickness of a horizontally magnetized magnet. The new structure of Halbach linear active magnetic bearing has a high dynamic force. Therefore, the proposed linear active magnetic bearing increased the bandwidth of the system. Magnetic modeling and optimal design of the new structure of the Halbach linear active magnetic bearing were performed. The optimal design was executed on the geometric parameters of the proposed linear active magnetic bearing using Sequential Quadratic Programming. The proposed linear active magnetic bearing had a static force of 45.06 N and a Lorentz force constant of 19.54 N/A, which is higher than previous research.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.1
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• pp.92-101
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• 2010

Recently, the magnetic bearings which have many advantages such as no noise, less mechanical friction are widely applied to the suspension of rotors on the rotary machineries. However, the magnetic bearing system is inherently unstable, nonlinear and MIMO(multi-input-multi-output) system as well. In this paper, we design a state feedback controller using linear matrix inequality(LMI) to the multi-objective synthesis, for the magnetic bearing system with integral type servo system. The design objectives include $H_{\infty}$ performance, asymptotic disturbance rejection, and time-domain constraints on the closed-loop pole location. The results of computer simulation show the validity of the designed controller.